山东高考物理一轮复习第九章第4讲电磁感应规律的综合应用(二).ppt

第4讲 电磁感应规律的综合应用(二)动力学和能量,右手定则,左手定则,相反,【答案】 C,2(2012宁波联考)一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图942所示，则( ) A若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动 B若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动 C若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动 D若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动,【解析】 从线框全部进入磁场至线框开始离开磁场，线框做加速度为g的匀加速运动，可知线圈离开磁场过程中受的安培力大于进入磁场时受的安培力，故只有C项正确 【答案】 C,导体棒由于通电而运动时，安培力是动力，导体棒先运动而后产生感应电流时，安培力是阻力,二、电磁感应中的能量分析 1能量转化分析,2电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q . 3分析电磁感应现象中能量问题的一般步骤 (1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源 (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化 (3)根据能量守恒列方程分析求解,在利用能量转化和守恒分析电磁感应问题时，除准确把握参与转化的能量形式和种类外，还要确定哪种能量增加，哪种能量减少,I2Rt,3(2012合肥模拟)如图943所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于( ) A棒的机械能增加量 B棒的动能增加量 C棒的重力势能增加量 D电阻R上放出的热量,图943,【答案】 A,1.两种状态处理 (1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态 处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析 (2)导体处于非平衡态加速度不为零 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析,(2012福州模拟)如图944所示，线框由A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线框有一半在磁场中)时，加速度关系为( ) AaAaBaCaD BaAaCaBaD CaAaCaDaB DaAaCaBaD,【解析】 线框在A、C位置时只受重力作用，加速度aAaCg.线框在B、D位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为agF/mFB，所以aDaBaD.选项B正确 【答案】 B,【答案】 AC,1.电磁感应中的能量转化特点 外力克服安培力做功，把机械能或其他能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能)这一功能转化途径可表示为： 2电能求解思路主要有三种 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 (2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算,在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题时，要注意分析安培力做功的情况，因为安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”简单表示如下：,【答案】 (1)0.4 J (2)3.2 m/s2 (3)见解析,电磁感应中能量转化问题的分析技巧 (1)电磁感应过程往往涉及多种能量的转化 如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终在R上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能 若导轨足够长，棒最终达稳定状态匀速运动，之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能 (2)安培力做功和电能变化的特定对应关系 “外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能,安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能 (3)解决此类问题的步骤 用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向 画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解,2(2012温州模拟)如图947所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是( ) A作用在金属棒上各力的合力做功为零 B重力做的功等于系统产生的电能 C金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热,图947,【解析】 根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对 【答案】 AC,1“滑轨加杆”模型的分类 (1)从导电滑轨的放置情况我们可以将导电滑轨分为：水平面上的滑轨(如图948)、竖直平面内的滑轨(如图949)、斜面上的滑轨(如图9410)三种类型 (2)从导电滑轨上导体棒的数目来分类可以为：单导体棒类(如图9411)、双导体棒类(如图9412)； (3)从导电滑轨的宽度来分类可以分为：等宽类(如图9413)和不等宽类(如图9414),2“滑轨加杆”模型的解法 (1)对一根导体棒滑动问题，首先进行受力分析和运动分析，然后结合牛顿运动定律、动能定理或能量守恒定律求解 (2)对双根导体棒滑动问题，由于运动特点和受力特点比较复杂，一般只从能量转化和守恒的角度分析求解,(2011天津高考)如图9415所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止g取10 m/s2，问 (1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每产生Q0.1 J的热量，力F做的功W是多少？,【解析】 (1)棒cd受到的安培力 FcdIlB 棒cd在共点力作用下平衡，则 Fcdmg sin 30 由式，代入数据解得 I1 A 根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c. (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等 FabFcd 对棒ab，由共点力平衡知 Fmg sin 30IlB 代入数据解得 F0.2 N ,【答案】 (1)1 A 方向由d至c (2)0.2 N (3)0.4 J,3如图9416所示，在水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨PQ、MN，磁场方向与导轨所在平面垂直，质量分别为m1、m2的两金属棒a、b与导轨相连，并可在导轨上无摩擦滑动现用一竖直向上的恒力F拉金属棒a，结果a、b分别向上和向下做匀速运动，速度大小相等，此时力F的功率为P1，感应电流的功率为P2，下列关于P1、P2大小关系的说法中正确的是( ) AP1、P2一定相等 BP1一定大于P2 C若m1m2，则P1一定小于P2 D若m1m2，则P1一定大于P2,【解析】 两导体棒均做匀速运动，F(m1m2)g，则拉力F的功率P1Fv.F安m2g，感应电流的功率P22m2gv，若m1m2，则P1一定大于P2，D正确 【答案】 D,1(2011山东高考)如图9417所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移下列图中正确的是( ),【答案】 BD,图9418,【答案】 B,3(2010四川高考)如图9419所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能( ) A变为0 B先减小后不变 C等于F D先增大再减小,【答案】 AB,4(2011四川高考)如图9420所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3 、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一